草方格沙障尺寸分析的简单模型

针对草方格沙障防护区域内流场的特点,提出一个单排理想涡列模型,用以模拟实际风沙流场。在此基础上,利用流体力学的分析方法,给出了与目前工程实际所建议的尺寸比较吻合的草方格沙障间距(或草方格边长)与出露草头高度的对应关系。     

生物模块沙障对流动沙丘土壤微生物分布的影响

生物模块沙障是一种新型沙袋沙障,同时具备防风固沙、局部土壤改良和植被建植功能.区别于其他沙袋沙障,生物模块沙障外包装为黄麻纤维,内部除填充风沙土外,还添加了玉米芯和羊粪.为了解生物模块沙障的局部土壤改良功能,从土壤微生物角度出发,测定和研究了生物模块沙障内部及周围土壤空间内细菌、真菌、放线菌数量分布情况.结果表明:生物模块沙障内部土壤细菌、真菌、放线菌数量及三者总数量分别达到了2.41×10⁷ cfu·g^-1、4.51×10⁷ cfu·g^-1、1.19×10⁷ cfu·g^-1及8.11×10⁷ cfu·g^-1,而对照仅分别为1.56×10⁶ cfu·g^-1、3.01×10⁶ cfu·g^-1、1.26×10⁶ cfu·g^-1及5.83×10⁶ cfu·g^-1;生物模块沙障内部3种微生物及三者总数量均高于其覆盖的下方土层,下方各土层3种微生物数量均显著高于未设置沙障区;在生物模块沙障迎风侧50 cm至背风侧50 cm区域,3种微生物总数量大小顺序为沙障放置处 > 沙障背风侧20 cm处 > 沙障迎风侧20 cm处 > 沙障背风侧50 cm处 > 沙障迎风侧50 cm处,在此防护区内土壤细菌、真菌及放线菌数量平均值分别是流动沙丘的19.56、24.47、8.39倍.生物模块沙障设置5年后,其内部3种微生物数量显著高于周围土壤,说明生物模块沙障对周围土壤微生物的影响依然存在潜力.     

半隐蔽式草方格沙障凹曲面形成的流场解析及沉积表征

利用野外风沙观测、沉积物粒度分析和等比例实体草方格风洞流场模拟,解析了草方格沙障内部凹曲面形成的风沙流场过程。草方格分别作为疏透沙障和地表粗糙元对贴地层和近地层风沙流具有不同的影响：床面蚀、积分布和方格中心凹曲面的形成发展,以及沉积物粒度变化,取决于草带之间的贴地层流场分布格局以及草带对风沙流中固体物质的截留;近地层风力普遍受到草方格粗糙元的削弱,促进了沙面稳定。高风速下输沙率垂向分布的“象鼻”结构,体现了草方格对促使风沙流结构变异、形成和维持草方格凹曲面的重要性。沙丘不同部位草方格沉积物粒度分布模式不同,显示沙丘部位也是影响草方格内部流场的一个因素,以迎风坡中部最有利于方格内凹曲面的形成。     

青海湖沙地麦草方格沙障的蚀积效应与规格选取

根据青海湖克土沙地6种不同规格麦草方格沙障的全年插钎蚀积监测和风季后凹曲面形态测量,各规格凹曲面的形成主要受控于冬春季节西风和西北风的控制。东西向1 m间距的小规格堆积沙埋严重,蚀积强度大于15 g/cm2,且全年处于不断堆积状态;2 m间距的大规格中心偏南部位侵蚀严重,蚀积强度小于10 g/cm2;1.5 m间距的规格蚀积强度适中,容易形成稳定凹曲面,且蚀积年变化较小。综合分析,1.5 m×1.5 m规格的综合防护指数最大为0.64,为高寒沙区最为适宜的规格,其余规格可视地形和风况环境适当采用。     

半隐蔽式麦草方格沙障防护带宽度的探讨

建国以来,随着经济建设事业的发展,业已修筑的和正在修筑的通过沙漠地带的铁路有:包(头)兰(州)线、干(塘)武(威)线、乌(达)吉(兰泰)线、通(辽)让(湖路)线、沙(城)通(辽)线等等。由于风沙危害,沙漠铁路两刚必须进行防护,以防止流沙掩埋线路,危及行车安全。经过多年实践,除在适宜地段采用植物措施取得了较好的成效外,应用最广的工程防沙措施就是半隐蔽式麦草方格(1×1米)沙障。     

尼龙网方格沙障风沙流携沙粒度的空间分异特征

为了探究塔克拉玛干沙漠腹地尼龙网方格沙障对风沙流携沙粒度的空间分异作用,于2015年4-6月,选取裸沙地和尼龙网2种下垫面,利用方口集沙仪和全方位集沙仪分别收集风沙流中垂直高度层中2~100 cm和16个方位的输沙量,利用BT-2001激光粒度分布仪对沙样进行粒度组成分析。结果表明：沙粒的粒度频率曲线形态表现为单峰分布特征,与下垫面沙粒组成有关。在垂直方向上,沙粒的平均粒径在L1（裸沙地）、L2（沙障前部）处随着高度的增加沙粒平均粒径减小,L3（沙障中部）处平均粒径先增加后趋于稳定;风沙流进入沙障后,分选性变差,偏度增大,峰度减小;L1和L2处沙粒随平均粒径的减小,分选性变差、细尾越来越明显、沙粒粒径分布范围变窄,且L1处分选系数、峰度和偏度与沙粒平均粒径在双变量图上的变化率大于L2处。在水平方位上,沙粒的平均粒径在T1（裸沙地）-T2（沙障前部）-T3（沙障中部）的过程中先增后减,在T2处,分选性最好,偏度系数和峰度最小;3个观测点的粒度参数与平均粒径没有明显的相关关系。     

复膜沙袋阻沙体与芦苇高立式方格沙障防沙机理风洞模拟实验

模型按1:10比例尺设计,在u_∞=7.0 m·s^-1、u_∞=10.0 m·s^-1和u_∞=15.0 m·s^-1实验风速下,先在纯气流作用下测定流场结构,然后在风沙流作用下测定蚀积状况。实验结果表明:紧密型、疏透型和通风型3种不同结构的复膜沙袋阻沙体前近处分布有拐角阻滞绕流区、阻沙体顶下方抬升加速区、阻沙体后回流区、阻沙体后贴地层低速回流区等流场特征结构,紧密型、疏透型两种类型复膜沙袋阻沙体防风阻沙效果显著;2.5 m×2.5 m、5 m×5 m和10 m×10 m的高立式芦苇方格前沿流速逐渐增大,最大值出现于迎风第一格上空,而后逐渐阻滞减速,至15~20 m处趋于稳定,区内积沙均匀。复膜沙袋阻沙体与原状芦苇高立式方格沙障适宜于流动性沙漠地区各种设施的沙害防治工程。     

沙障对流沙地植被和土壤养分的影响

机械沙障是风沙防治的重要工程措施。以设置在腾格里沙漠东南缘的沙坡头和吊坡梁不同年份的高密度聚乙烯(HDPE)沙障和麦草沙障为研究对象,分析沙障对植被生长和土壤养分的影响。结果表明:2012年和2010年布设的HDPE沙障中植被的物种数大于同期草方格沙障中的物种数;两种沙障内植被的物种多样性指数较低,且随沙障布设时间增加而增高,同期布设的HDPE沙障比草方格沙障的多样性指数高。沙障使土壤pH值总体呈降低的趋势,草方格沙障内的土壤pH值低于HDPE沙障内的土壤pH值;沙障内表层土壤(0~5 cm)的全氮、有机碳、速效钾、速效磷含量高于裸沙表层,呈增加的趋势,两种沙障间的表层土壤养分含量差异不显著。     

粘土沙障及麦草沙障合理间距的调查研究

确定机械沙障障间距的基本原理是障间风蚀沙量等于积沙量。障间凹曲面面积与障间距及沙面坡度之间存在着显著的回归关系,运用这种回归关系就可以建立障间风蚀沙量等于积沙量的等式方程。在民勤沙区取样分别建立粘土沙障和麦草沙障的风蚀沙量等于积沙量的等式方程,计算出沙面坡度0°~8°和0°~10°的粘土沙障和麦草沙障间距分别是253.1~185.9 cm和261.4~155.0 cm;粘土沙障高度应为适宜高度范围内的最小值;粘土沙障在障高为15 cm、沙面坡度>8°时障间没有风蚀。麦草沙障在坡度>10°时障间没有风蚀;15 cm高的粘土沙障和固沙有效高度13 cm的麦草沙障的最小间距分别是185.9 cm和155.0 cm;若需要在固定就地沙面的基础上接纳外来流沙或者需要风蚀部分就地沙粒时,可将接纳沙量或风蚀沙量的平均厚度作为参数之一计算障间距;按照风蚀沙量≤积沙量的障间距设置的沙障,其方格形式只适合在害风方向多变的地段设置。     

机械沙障组合对土壤含水量及温度的影响

工程治沙技术的应用日益广泛,机械沙障是最早应用于防治风沙危害的工程措施之一,然而对于机械沙障如何影响沙土物理性质的研究较少。利用中子水分仪和温度计,对宁夏沙坡头地区两种机械沙障组合（直立式沙障+平铺式沙障）下不同土层的土壤含水量和温度进行测定分析,以未铺设沙障的裸沙为对照,为揭示工程固沙措施间接防风固沙机理提供科学依据。结果表明：机械沙障布设初期,直立式沙障加平铺式双层网明显提高了土壤温度,但随着布设时间的推移逐渐趋于稳定;机械沙障直接影响着土壤水分的再分配,不同机械沙障组合对土壤水分的再分配有着不同的影响,且有一定的蓄水保水作用。     

污泥沙障对流动沙区植被恢复的作用

利用城市生活污水处理厂脱水污泥制成成本低、吸水保湿性强和环境友好的污泥方格沙障、沙面上污泥平板沙障和沙面下污泥平板沙障,用于帮助恢复生态极端恶劣的流动沙区植被。调查撒播黄蒿（Artemisia scopara ）种子后试验区沙丘植物的种类、覆盖度、生长状况等植被恢复指标。结果表明：污泥沙障处理下,人工播种的黄蒿、天然的沙米（Agriophyllum squarrosum ）盖度、高度（除沙米）和生物量均显著高于裸沙区（对照）（p <0.05）,雾滨藜（Bassia dasyphylla ）、碱蓬（Suaeda glauca ）和猪毛菜（Salsola ollina ）的盖度、高度、多度、生物量（除雾滨藜）均高于对照;污泥方格沙障区的植物物种丰富度最高,沙面上污泥平板沙障区次之,沙面下污泥平板沙障及对照区较小;Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数均为污泥方格沙障>沙面上污泥平板沙障>沙面下污泥平板沙障>对照;Pielou均匀度指数为污泥方格沙障>沙面下污泥平板沙障>沙面上污泥平板沙障>对照。综合考虑混合污泥成本、用量、植被恢复效果等诸因素,我们推荐采取污泥方格沙障治沙措施,使其在沙地植被恢复工作中发挥作用。     

毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化

沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳（Salix psammophila）沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡（裸露沙丘地作为对照）开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示：设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著（P<0.05）高于流动沙丘,且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大,但全磷和全钾含量无明显的变化,所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异;植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系（P<0.01）,而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性,且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大,之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。     

毛乌素沙地南缘生态过渡带土壤微生物特征

对毛乌素沙地南缘生态过渡带流动半流动沙丘、固定半固定沙地、丘间盐碱滩地和缓坡丘陵梁地4种不同生境土壤中0—5 cm和5—20 cm土层的细菌、真菌、放线菌三大菌类及硝化细菌、好气性固氮菌和纤维素分解菌三个微生物生理群的数量进行了研究。结果表明：除放线菌数量为缓坡丘陵梁地>丘间盐碱滩地>固定半固定沙地>流动半流动沙丘外,其他菌类及微生物总量均为缓坡丘陵梁地>固定半固定沙地>丘间盐碱滩地>流动半流动沙丘;各类微生物类群中,细菌数量最多,占微生物总量的70％以上;各类微生物的垂直分布,除流动半流动沙丘细菌、放线菌、微生物总量及好气性固氮菌数量为5—20 cm高于0—5 cm外,其他生境条件下各种微生物类群数量均为0—5 cm高于5—20 cm。     

包兰线中甘段麦草沙障固沙区沙结皮的研究

包兰铁路中卫至甘塘段麦草沙障与植物固沙结合治理区的沙地地表结皮起到稳定沙面, 减弱风沙流作用。本文对沙结皮形成条件, 理化性质进行调查和分析。     

科尔沁沙地奈曼旗固沙造林沙丘土壤微生物区系的变化

在科尔沁沙地西南部的流动沙丘上固沙造林,不同造林时间和不同造林树种的沙丘土壤中细菌、放线菌和真菌等类群和生理群的微生物生长情况不同、林地土壤中微生物都比流动沙丘中繁殖旺盛。造林时间长的沙丘又比造林时间短的沙丘土壤微生物增殖量大。有林木生长的沙丘上层土壤也比下层土壤微生物的数量大,沙丘结皮层中尤为明显。     

沙障成林的固沙工程及生态效益研究

温带亚湿润地区的流动沙地具有特殊的水分状况。某些风口地段的流动沙丘，植树难以成活，但利用活体杨树枝条扦插沙障，可以成活为林，是一项机械固沙与生物固沙相统一的治沙工程。沙障成林后，生态效益明显：春季大风日，林内风速削减１５％～４１．５％，夏季林内温度降低１～３℃，空气湿度增加１１％～２２％；林下土壤稳定发育，表土层粘粒增加５％～１０％，土壤有机质增加１％，土壤结构形成；沙丘植被逐渐演替，由裸沙地→沙蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｄｅｓｅｒｔｏｒｕｍ）＋沙蓬（Ａｇｒｉｏ－ｐｈｙｌｕｍｅｒｅｎａｒｉｕｍ）→沙地萎陵菜（ｐｏｔｅｎｔｉｌａｆｉｌｉｐｅｎｄｕｌａ）＋燕麦芨芨草（Ａｃｈｎａｔｈｅｒｕｍａｖｉｎｏｉｄｅｓ）→贝加尔针茅（Ｓｔｉｐａｂａｉｃａｌｅｎｓｉｓ）＋沙地萎陵菜、苔藓，使整个沙丘形成稳定的林草系统，并成为风口地段的防风屏障，改善了周边的生态环境     

腾格里沙漠东南缘植被恢复过程中土壤微生物量及酶活性

土壤微生物量和酶活性是反映土壤功能的关键指标,也是土壤恢复和环境变化的指示器。以流动沙丘为对照,研究了腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层0~5、5~10、10~20 cm土壤微生物量碳氮和酶活性随植被恢复的变化特征。结果显示：土壤微生物碳氮含量和脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、淀粉酶、纤维素酶、蔗糖酶活性均随植被恢复年限延长而增大,随土层深度增加而减小,不同年代植被区及不同土层间差异均显著（P<0.05）。其中0~5 cm土层变化最明显,经过62年植被恢复后土壤微生物碳氮量和脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、淀粉酶、纤维素酶、蔗糖酶活性分别增加了16.44、8.79、3.99、3.01、2.54、19.35、0.77、0.65、16.61倍,年平均变化速率分别为1.55、0.21 mg·kg^-1和6.14×10^-4、1.25×10^-2、9.32×10^-4、6.05×10^-2、8.22×10^-5、9.07×10^-5、4.24×10^-3 mg·g^-1·h^-1。土壤微生物量和酶活性与土壤理化性质高度相关,除与沙粒、容重呈负相关关系外,与土壤粉粒、黏粒、pH、电导率、有机碳、无机碳、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量呈正相关关系。这表明种植旱生灌木能够有效促进沙地土壤功能恢复并改善沙区环境。     

浑善达克沙地黄柳活沙障防风固沙效益的研究

通过研究浑善达克沙地流动沙地上黄柳活沙障的防风固沙效益,对设置3 a后的不同类型的活沙障进行测定和分析,得出如下结论:沙障设置3 a后,沙地趋于固定,障内植物种类明显增多;设置黄柳活沙障的区域内下垫面粗糙度显著增大,风速明显减弱,而且黄柳网格沙障降低风速的能力较带状沙障强,其顺序为:4 m×4 m黄柳网格沙障>6 m×6 m黄柳网格沙障>间距4 m的黄柳带状沙障>间距6 m的黄柳带状沙障﹥流沙;当旷野平均风速为7.86 m·s-1时,只有流沙和间距6 m的黄柳带状沙障起沙,其他几类活沙障内均不起沙。     

微生物在镍污染土壤修复中的作用

虽然镍是一种必需的微量营养元素,但在较高含量时,对土壤微生物会造成毒害。在长期受镍胁迫土壤中,土壤细菌、真菌、内生菌根、外生菌根中的某些种类产生了体内和体外的抗性机制以减少镍的毒害作用。通过微生物的吸收、沉淀、络合等作用,可以减少土壤中重金属的迁移性和生物毒性;另外,某些根际微生物还能提高超富集植物对重金属的提取效果。分析结果表明,利用根际微生物和植物的共生关系强化植物修复的效果是可能的。